A Study on the Strength Safety of the Prestressed Concrete Outer Tank for a Membrane LNG Storage Tank

멤브레인식 LNG 저장탱크용 PC 외부탱크의 강도안전성에 관한 연구

This paper presents the numerical study on the strength safety of the prestressed concrete outer tank for a LNG storage tank, which is manufactured by sets of membrane panels with special corrugations. This study for a finite element analysis assumes that the membrane panel of the inner tank was fractured and the liquefied natural gas stored in the inner membrane tank was leaked to the prestressed concrete outer tank. The stress and displacement of the outer tank have been analyzed for five different loadings, which are originated by a hydrostatic pressure and a weight of a LNG, a temperature difference, a weight of the prestressed concrete and a boil-off gas pressure. The computed FEM results indicate that the PC outer tank with a storage capacity of 200,000$m^3$ has a good strength safety for a leaked LNG from the membrane inner tank, but the increased cryogenic loadings in which are originated by a leaked LNG decreases the strength safety of the PC structure. This may lead to the collapse of the outer storage tank.

본 논문은 특별한 주름을 갖는 멤브레인 패널로 제작한 LNG 저장탱크용 예응력 콘크리트(PC) 외부탱크에 대한 강도안전성 연구를 수행하였다. 강도안전성을 유한요소법으로 해석하기 위해 멤브레인 패널로 제작한 내부탱크가 파손되면서 저장된 LNG가 PC 외부탱크로 누설되었다고 가정한다. 본 연구는 누설 LNG에 의해 발생하는 유체정압과 자중량, 온도차 하중, PC 구조물의 자중량, 증발가스 압력에 의해 형성되는 5가지의 복합하중에 대해 외부탱크에 작용하는 응력과 변형거동을 해석하였다. FEM 해석결과에 의하면, 멤브레인으로 제작된 내부탱크로부터 LNG가 누설되어도 200,000$m^3$의 저장용량을 갖는 LNG 외부탱크(PC 콘크리트 구조물)는 충분한 강도안전성을 갖지만, 누설 LNG에 의한 초저온 하중이 더욱 증가하게 되면 PC 외부탱크 구조물의 강도안전성은 계속 떨어지고, 궁극적으로 외부탱크의 붕괴로 발전할 수 있다는 점에 주의해야 한다.